Influencia de la proporción de almidón de maíz (Zea mays L.) y residuo de yuca (Manihot esculenta), temperatura y tipo de aditivo en la obtención de bioplástico.

Abstract

Esta investigación evaluó la influencia de la proporción de almidón de maíz (Zea mays L.) y residuo de yuca (Manihot esculenta), la temperatura de gelatinización y el tipo de aditivo en la obtención de bioplástico. Se aplicó un diseño experimental factorial 3×3×3 (27 tratamientos), con proporciones 70/30, 50/50 y 30/70; temperaturas de 60, 80 y 100 °C; y aditivos: sin aditivo, glicerina y ácido cítrico. Las biopelículas se elaboraron por el método de casting y se evaluaron resistencia a la tracción, elongación, módulo de elasticidad, solubilidad en agua, densidad y biodegradabilidad mediante análisis de varianza y comparaciones post hoc (Tukey, α=0,05). El análisis comparativo de formulaciones identificó como condición más favorable la muestra M3 (3,5 g de almidón de maíz y 1,5 g de residuo de yuca, 100 mL de agua, 1 mL de glicerina y 80 °C), por su equilibrio entre resistencia mecánica, flexibilidad y estabilidad frente a la humedad. Los resultados mostraron que la temperatura (60– 100 °C) no produjo diferencias significativas en las propiedades evaluadas (p>0,05). En contraste, el tipo de aditivo generó diferencias significativas en resistencia y elongación (p<0,001; Tipo 1>Tipo 2>Tipo 3), solubilidad (p=0,003; mayor en Tipo 2 y menor en Tipo 3), densidad (p=0,008; mayor en Tipo 2) y biodegradabilidad (p<0,001; mayor en Tipo 1), mientras que el módulo de elasticidad no mostró diferencias al 5% (p=0,098). Se concluye que la optimización del bioplástico depende principalmente de la formulación y del aditivo, pudiendo seleccionarse la temperatura por criterios operativos y de eficiencia energética.

This study evaluated the effects of the corn starch (Zea mays L.)–cassava residue (Manihot esculenta) ratio, gelatinization temperature, and additive type on the production of a starch-based bioplastic. A 3×3×3 factorial experimental design (27 treatments) was considered, including ratios of 70/30, 50/50, and 30/70; temperatures of 60, 80, and 100 °C; and three additive conditions: no additive, glycerin, and citric acid. Films were produced by the casting method and characterized in terms of tensile strength, elongation at break, elastic modulus, water solubility, density, and biodegradability using ANOVA and Tukey post hoc tests (α=0.05). Formulation screening identified M3 (3.5 g corn starch, 1.5 g cassava residue, 100 mL water, 1 mL glycerin, processed at 80 °C) as the most favorable condition, showing the best balance between mechanical performance, flexibility, and moisture-related stability. Temperature (60–100 °C) did not significantly affect the evaluated properties (p>0.05). In contrast, additive type significantly influenced tensile strength and elongation (p<0.001; Type 1>Type 2>Type 3), water solubility (p=0.003; highest in Type 2 and lowest in Type 3), density (p=0.008; highest in Type 2), and biodegradability (p<0.001; highest in Type 1). The elastic modulus showed no significant differences at the 5% level (p=0.098). Overall, optimization is mainly driven by formulation and additive selection, whereas temperature within the tested range can be chosen based on operational control and energy efficiency